【最新版】初中升高高中化学衔接课程讲义专题05 物质的量在化学实验中的应用

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专题05 物质的量在化学实验中的应用【知识回放】一、已知溶质和溶剂的质量求溶质质量分数（1）溶液的质量=溶质的质量+溶剂的质量；（2）溶质质量分数=溶质的质量/溶液的质量×100%。二、配制一定质量和溶质质量分数的溶液，所需溶质和溶剂的质量的计算（1）溶质的质量=溶液的质量×溶质质量分数；（2）溶剂的质量=溶液的质量－溶质的质量。三、有关溶液稀释的计算m（浓）×a%=m（稀）×b%，其中m（浓）、a%分别表示浓溶液的质量及其溶质质量分数；m（稀）、b%分别表示稀溶液对应的量。　四、溶解度与溶质质量分数的相互换算　  饱和溶液中，溶质质量分数=溶解度/（100g+溶解度）×100%。五、配制溶质质量分数一定的溶液时，一般分为以下三个步骤：（1）计算；（2）称量；（3）溶解。【新知精讲】[来源:学.科.网]一、物质的量浓度二、一定物质的量浓度溶液的配制1.主要仪器(1)天平:应使用分析天平或电子天平,也可以用托盘天平。(2)容量瓶:  (3)其他仪器:量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。2.配制过程以配制100 mL 1.00 mol·L-1NaCl溶液为例。如图所示:[来源:学.科.网]【科学探究】探究一 物质的量浓度及有关计算问题导引1.若已知一定体积的溶液中溶质的质量,如何求溶质的物质的量浓度?提示c=2.同一溶质的不同浓度的两溶液混合,混合溶液中溶质的物质的量(或质量)与混合前两溶液中溶质的物质的量(或质量)有何关系?提示 同一溶质的不同浓度的两溶液相混合,混合后,溶质的总物质的量(或总质量)等于混合前两溶液中溶质的物质的量(或质量)之和,即溶液混合存在的关系如下:c1·V1+c2·V2=c(混)·V(混)m1·w1+m2·w2=m(混)·w(混)探究二 一定物质的量浓度溶液的配制问题导引如图是实验室配制一定物质的量浓度溶液的操作过程:1.在上图操作中,向容量瓶中转移溶液时玻璃棒的作用是什么?玻璃棒的下端为什么应靠在容量瓶刻度线以下的内壁上?提示 向容量瓶中转移溶液时玻璃棒的作用是引流,以防止溶液外洒而造成损失。如果玻璃棒下端靠在容量瓶刻度线以上的内壁上,刻度线以上的内壁上附着的液体不能及时流下,定容后造成溶液体积偏大,所以玻璃棒的下端应靠在容量瓶刻度线以下的内壁上。2.(1)定容加蒸馏水时不慎超过了刻度线,是否可用胶头滴管将超过了刻度线的液体吸出?(2)向容量瓶转移溶液时不慎有液滴洒在容量瓶外面,应如何处理?能否补加溶质?提示 均不可以。(1)因超过了刻度线的液体不是多加入的蒸馏水,而是含有溶质的溶液,用胶头滴管将其吸出,溶质会减少,也无其他方法进行弥补处理,实验失败,只能重新配制;(2)因为洒落在容量瓶外的溶质的量无法确定,所以无法进行补加溶质,只能重新配制。【重点突破】 1.物质的量浓度概念的理解(1)一个基本公式:进行物质的量浓度的有关计算时,各种情况下最终落脚点是物质的量浓度的定义式cB=,要充分利用有关物质的量的各种计算公式,发挥物质的量的桥梁作用。(2)两点注意事项:①以上公式中体积指的是溶液的体积,而不是指溶剂的体积。②计算时要进行单位的换算,c的单位是mol·L-1,n的单位是mol,V的单位是L。2.物质的量浓度计算的“四种类型”[来源:学科网](1)物质的量浓度的简单计算:cB=。(2)溶液稀释的有关计算:稀释前后溶质的物质的量和质量都保持不变。c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)    m(浓)·w(浓)=m(稀)·w(稀)(3)溶液混合的计算:混合前后溶质的物质的量或质量不变。c1·V1+c2·V2=c(混)·V(混)    m1·w1+m2·w2=m(混)·w(混)(4)物质的量浓度和溶质质量分数之间的关系:c=(ρ:g·mL-1)或c=(ρ:g·L-1)w=(此式中ρ的单位为g·mL-1)3.一定体积的气体(标准状况)溶于水后溶质的物质的量浓度的计算方法(1)若已知溶液的体积:V(气体)nc(2)若已知溶液的密度:[假定气体的摩尔质量为M g·mol-1,V L(标准状况)该气体溶于1 L水中所得溶液的密度为ρ g·cm-3]计算过程:①先计算溶质的物质的量:n=mol②再计算溶液的体积:V==×1×10-3 L·cm-3= L③最后计算溶质的物质的量浓度:c=mol·L-14.容量瓶的使用和注意事项(1)容量瓶的查漏方法:使用容量瓶的第一步操作是检查是否漏水:①关键词:注水→盖塞→倒立→观察→正立→旋180°→倒立→观察。②准确描述:向容量瓶中注入一定量水,盖好瓶塞。用食指摁住瓶塞,另一只手托住瓶底,把瓶倒立,观察是否漏水。如不漏水,将瓶正立并将塞子旋转180°后塞紧,再检查是否漏水。如不漏水,该容量瓶才能使用。(2)选择容量瓶的原则——“大而近”的原则:选择容量瓶遵循“大而近”原则:所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积。因为容量瓶的规格是固定的,配制溶液时要根据溶液的体积选择匹配的容量瓶。(3)容量瓶使用时的注意事项:①不能用容量瓶溶解固体;②不能用容量瓶稀释浓溶液;③不能把容量瓶加热;④不能把容量瓶当作反应容器;⑤不能用容量瓶长期存放溶液。5.误差分析（1）原理依据——公式法误差分析的关键是抓住原理:cB=,c(NaOH)=其中M不变,不规范的操作过程会导致m(NaOH)和V的值发生变化,从而使所配制溶液的物质的量浓度产生误差。（2）仰视或俯视刻度线图解a仰视刻度线(图1)。由于操作时是以刻度线为基准加水,从下向上看,最先看见的是刻度线,刻度线低于液面的实际刻度,故加水量偏多,导致溶液体积偏大,结果偏低。b俯视刻度线(图2)。恰好相反,刻度线高于液面的实际读数,使得加水量偏小,结果偏高。【典题探究】典例1将190 g MgCl2溶于水配制成1 L溶液。(1)该溶液中MgCl2的物质的量浓为　　　　,溶液中Cl-的物质的量浓度为　　　　。 (2)配制1 mol·L-1的MgCl2溶液500 mL,需该溶液的体积为　　　　。 (3)向(2)中500 mL溶液中再通入一定量的HCl气体后,溶液中Cl-的物质的量浓度为3 mol·L-1(假设溶液体积不变),则溶液中H+的物质的量浓度为　　　,通入HCl气体的体积(标准状况下)为　　　　。 [来源:Zxxk.Com]【答案】:(1)2 mol·L-1　4 mol·L-1(2)250 mL(3)1 mol·L-1　11.2 Ln(HCl)=1mol·L-1×0.5L=0.5mol,V(HCl)=0.5mol×22.4L·mol-1=11.2L。方法技巧(1)若遇到组成稍复杂的物质时,要根据物质组成的比例关系或电荷守恒进行求解。如Al2(SO4)3溶液中,c(S)=1mol·L-1时,求c(Al3+),此时易误得c(Al3+)=mol·L-1,正确解法:,所以c(Al3+)=mol·L-1。(2)应用稀释规律:c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)时,溶液的体积V不必换算为L,只要V(浓)和V(稀)单位相同即可。(3)在列电荷守恒规律的关系式时,勿漏离子所带的电荷。学#科2网变式训练1-1  0.5 L AlCl3溶液中含Cl-为9.03×1022个,则溶液中AlCl3的物质的量浓度为(　　)A.0.1 mol·L-1            B.1 mol·L-1            C.3 mol·L-1             D.1.5 mol·L-1【答案】:Ac==0.1mol·L-1。变式训练1-2 1 mol·L-1 NaCl溶液表示(　　)A.1 mol NaCl溶于1 L水中B.58.5 g NaCl溶于941.5 g水中C.溶液中含1 mol NaClD.1 L溶液里含NaCl 58.5 g【答案】:D【解析】:公式cB=中V指溶液的体积,非溶剂的体积,若水是1L,则溶液的体积不是1L,A错误;仅知道溶质的物质的量浓度,溶液的体积不确定,无法计算溶质的物质的量,C错误;n=c·V=1mol·L-1×1L=1mol,m=n·M=1mol×58.5g·mol-1=58.5g,D正确;B项,溶液的体积不确定,故无法计算溶质的物质的量浓度,错误。变式训练1-3.0.1 L某溶液中含有0.1 mol KCl和0.1 mol CaCl2,此溶液中Cl-的物质的量浓度是(　　)A.3 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1C.0.3 mol·L-1 D.0.1 mol·L-1【答案】:A【解析】:溶液中Cl-的总物质的量为0.1mol+0.1mol×2=0.3mol,故其物质的量浓度为=3mol·L-1。典例2 实验室需配制250 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液,填空并回答下列问题:（1）)配制250 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液实际应称Na2CO3质量/g应选用容量瓶的规格/mL  （2）配制时,其正确的操作顺序是　　　　(用字母表示,每个字母只能用一次)。 A.用30 mL水洗涤烧杯2~3次,洗涤液均注入容量瓶,并轻轻摇匀B.将准确称量的Na2CO3固体倒入烧杯中,再加适量水溶解C.将已冷却的溶液沿玻璃棒注入容量瓶中D.将容量瓶盖紧,振荡,摇匀E.改用胶头滴管加水,使溶液凹液面恰好与刻度线相切F.继续往容量瓶内小心加水,直到液面接近刻度线1~2 cm处（3）操作A中,将洗涤液都移入容量瓶,其目的是                          　, 溶液注入容量瓶前需恢复到室温,这是因为________________________（4）若出现如下情况,对所配溶液浓度将有何影响?(填“偏高”“偏低”或“无影响”)若容量瓶中有少量蒸馏水　                 ; 若定容时俯视刻度线　                     。 【答案】:(1)2.7　250　(2)B、C、A、F、E、D　(3)保证溶质全部转入容量瓶　容量瓶盛放热溶液时,体积不准　[来源:Z_xx_k.Com](4)无影响　偏高 (3)洗涤烧杯和玻璃棒的目的是保证溶质全部转入容量瓶。容量瓶盛放热溶液时,体积不准,故溶液注入容量瓶前需恢复到室温。(4)若容量瓶中有少量蒸馏水,因定容时也需要加水,故对所配溶液无影响;若定容时俯视刻度线,则会使凹液面的最低点下移,所加水偏少,浓度偏高。方法技巧配制溶液时大致分为6步,各步操作及所用仪器如下:变式训练2-1甲、乙两人分别用不同的方法配制100 mL 3.6 mol·L-1的稀硫酸。(1)甲:量取20 mL 18 mol·L-1浓硫酸,小心地倒入盛有少量水的烧杯中,搅拌均匀,待冷却至室温后转移到100 mL 容量瓶中,用少量的水将烧杯等仪器洗涤2~3次,每次洗涤液也转移到容量瓶中,然后小心地向容量瓶加入水至刻度线定容,塞好瓶塞,反复上下颠倒摇匀。①实验所用的玻璃仪器除烧杯和容量瓶外,还有　　　　　　　; ②将溶液转移到容量瓶中的正确操作是　　　; ③定容的正确操作是　。 (2)乙:用100 mL量筒量取20 mL浓硫酸,并向其中小心地加入少量水,搅拌均匀,待冷却至室温后,再加入水至100 mL刻度线,再搅拌均匀。你认为此法是否正确?若不正确,指出其中错误之处。【答案】:(1)①量筒、玻璃棒、胶头滴管　②将玻璃棒插入容量瓶刻度线以下,使溶液沿玻璃棒慢慢地倒入容量瓶中　③加水至离刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管滴加水至凹液面与刻度线相切(2)不正确。不能用量筒配制溶液;不能将水加入到浓硫酸中。变式训练2-2 精确配制250mL一定物质的量浓度的NaOH溶液,下列实验操作正确的是(　　)A.选择仪器时,使用500mL容量瓶B.将称量好的氢氧化钠固体放入容量瓶中,加入少量水溶解C.在烧杯中溶解氢氧化钠后,立即将所得溶液注入容量瓶中D.将烧杯中的氢氧化钠溶液冷却后注入未经干燥的洁净容量瓶中【答案】:D【解析】:A项,应选用250mL容量瓶;B项,容量瓶不能用作溶解的仪器,应在烧杯中溶解;C项,应将溶解NaOH后的溶液恢复到室温后再向容量瓶中转移;D项容量瓶未干燥对所配溶液浓度无影响,正确。学·科2网变式训练2-3.实验中需0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液950 mL,用容量瓶配制时应称取Na2CO3粉末的质量为(　　)A.10.6 g B.10.1 g C.10.07 g D.12.0 g【答案】:A变式训练2-4.某学生用12 mol·L-1的浓盐酸配制0.10 mol·L-1的稀盐酸500 mL。回答下列问题:(1)量取浓盐酸的体积为　　　　 mL,应选用的量筒规格为　　　　。 (2)配制时应选用的容量瓶规格为　　　　。 (3)配制时(除容量瓶外)还需选用的仪器主要有量筒、　　　　、　　　　、　　　　和试剂瓶。 【答案】:(1)4.2　10 mL　(2)500 mL　(3)烧杯　玻璃棒　胶头滴管【解析】:设量取浓盐酸的体积为V,根据稀释前后HCl的物质的量守恒建立关系式:12mol·L-1×V=0.10mol·L-1×500mL,V≈4.2mL;所以应选取10mL量筒;结合配制步骤选取仪器。